Часть 7-3 Местные сопротивления, приборы для измерения расхода и скорости
Задача (Куколевский И.И.) 7.38. Сравнить расходы воды (v = 1 сСт) и глицерина (v = 800 сСт) ори одинаковых напорах H = 2 м через короткую трубку диаметром d = 25 мм, с установленными на ней нормальным вентилем и двумя угольниками 90°. Воспользоваться приведенными кривыми зависимости коэффициентов сопротивления вентиля, угольника и входа в трубку от числа Рейнольдса потока. Коэффициент сопротивления выхода из трубки принять при Rе > 3000 равным ξ =1 и при Rе < 2000 ξ= 2. Потерями трения по длине трубки пренебречь.
Ответ. Q= 1,07 и 0,15 л/с.
Скачать решение задачи 7-38 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.39. Гидравлическое реле времени (служит для включения и выключения различных устройств через фиксированные интервалы времени) состоит из цилиндра, в котором помещен поршень диаметром D1 = 80 мм со штоком - толкателем диаметром D2 = 40 мм. Цилиндр присоединен к емкости с постоянным уровнем жидкости H0=0,9 м. Под действием давления, передающегося из емкости в правую полость цилиндра, поршень перемещается, вытесняя жидкость из левой полости в ту же емкость через трубку диаметром d= 10мм. Вычислить время Т срабатывания реле, определяемое перемещением поршня на расстояние S = 100 мм из начального положения до упора в торец цилиндра. Движение поршня считать равномерным на всем пути, пренебрегая незначительным временем его разгона. В трубке учитывать только местные потери напора, считая режим движения жидкости турбулентным. Коэффициент сопротивления колена ξк = 1,5 и дросселя на трубке ξд = 22. Утечками и трением в цилиндре, а также скоростными напорами жидкости в его полостях пренебрегать.
Ответ. Т= 10 с.
Скачать решение задачи 7-39 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.40. Гидравлический демпфер (гаситель колебаний) представляет цилиндр, в котором под действием внешней силы перемещается поршень, перегоняя жидкость (масло плотностью р = 900 кг/м3) из одной полости цилиндра в другую через обводную трубку с регулируемым дросселем. Диаметры поршня D1 = 50 мм, его проходного штока D2= 20 мм и обводной трубки d = 5 мм. Получить уравнение статической характеристики демпфера, представляющей зависимость скорости равномерного движения поршня v от приложенной к нему постоянной нагрузки R. Каков должен быть коэффициент сопротивления ξ дросселя, чтобы при нагрузке R= 6500 Н скорость поршня была v = 0,2 м/с? В трубке учитывать только местные сопротивления, предполагая режим движения жидкости турбулентным. Коэффициент сопротивления каждого из двух (солен на трубке ξк = 1,25. Утечками и трением в цилиндре пренебрегать. Ответ. C = 27.
Скачать решение задачи 7-40 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.41, В трубопроводе диаметром D = 30 мм для ограничения расхода установлена дроссельная шайба, имеющая центральное отверстие с острой входной кромкой; диаметр отверстия d = 10мм. Определить потерю давления dP, вызываемую шайбой в трубопроводе при расходе жидкости (керосин плотностью р =800 кг/м3) Q=2 л/с. Для заданного расхода найти критическое абсолютное давление P0 перед шайбой, при котором в трубопроводе за шайбой возникнет кавитация, если давление насыщенных паров керосина рнп= 16 кПа. Отверстие шайбы имеет коэффициент сопротивления ξ = 0,06 и коэффициент сжатия струи е = 0,63. Как повлияет на потерю давления и критическое давление перед шайбой небольшое затупление входной кромки отверстия, при котором коэффициент сжатия струи увеличится до е = 0,75 (коэффициент сопротивления считать неизменным)?
Ответ ΔP = 0,61 МПа а P0 = 0,71 МПа; при эатуплении входной кромки ΔP = 0,41 МПа и P0 = 0,5 МПа.
Скачать решение задачи 7-41 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.42. Ограничитель расхода, который служит для автоматического поддержания постоянного расхода в системе при постоянном входном давлении P, и переменном противодавлении р, состоит из подвижного поршня 1 диаметром D = 60 мм. имеющего отверстие d=10 мм и нагруженного пружиной 2. При изменении противодавления р поршень перемещается, изменяя открытие b окон в корпусе 3 таким образом, что расход через ограничитель остается постоянным. Высота прямоугольных окон в корпусе b0, = 5 мм их суммарная площадь f = 1,5 см2. Считая усилие пружины постоянным и равным R = 550 Н, определить при давлении масла на входе P0 = 15 МПа: 1) расход Q, поддерживаемый ограничителем; 2) зависимость открытия b окон от противодавления р и открытие при P= 0; 3) максимальное значение противодавления Pmах, начиная с которого расход через ограничитель будет уменьшаться. Коэффициент расхода отверстия в поршне и окон в корпусе принять м= 0,6. Плотность масла р = 850 кг/м3,
Указание. Воспользоваться условием равновесия поршня в следующем виде:
Скачать решение задачи 7-42 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.43. В следящей системе давление Px в корпусе золотника, подводимое к силовому цилиндру, изменяется с перемещением золотника в пределах от давления питания р1 (при полностью открытом верхнем и закрытом нижнем окнах) до давления слива P2 (при закрытом верхнем и открытом нижнем окнах). Каждому положению золотника (командного органа) отвечает при этом определенное усилие, которое действует на поршень цилиндра (исполнительный орган) и вызывает его следящее перемещение.Установить зависимость давления Px в цилиндре и расхода QХ через золотник от смещения плунжера золотникам из верхнего крайнего положения.
Расход через входные окна золотника определять по формуле
Задача (Куколевский И.И.) 7.44, Ограничитель расхода жидкости должен пропускать постоянный расход Q при изменяющемся перепаде давлений ΔP=P1-Р2. Ограничитель выполнен в виде неподвижного цилиндрического плунжера с ленточной однозаходной резьбой, размеры которой (диаметрd, шаг а и высота квадратного профиля b) даны на рисунке. По плунжеру скользит хорошо пригнанный цилиндр, опирающийся на пружину. На цилиндр действует сила, создаваемая перепадом давлений жидкости, которая протекает по винтовому каналу плунжера. Благодаря сжатию пружины под действием этой силы длина резьбы L, перекрытой цилиндром, изменяется пропорционально перепаду давлений. В результате гидравлическое сопротивление винтового канала оказывается также пропорциональным ΔP, что обеспечивает постоянство расхода. Определить значение постоянного расхода Q, пропускаемого ограничителем, и диапазон изменения перелада ΔP давлений, в котором обеспечивается этот расход, Жесткость пружины с = 20 Н/мм. Длина пружины в свободном состоянии 170 мм, а в предельно сжатом 80 мм. Предвари- тельное поджатие пружины и отвечающее ему перекрытие винтового плунжера L0 = 20 мм. Динамическая вязкость жидкости μ = 0,11 П, плотность р = 890 кг/м3. Для расчета сопротивления винтового канала рассматривать его как прямую трубу квадратного сечения, учитывая только потерю напора на трение по длине. Утечками и сопротивлением отводящего канала в теле плунжера пренебречь. Указание. Воспользоваться следующей формулой для ламинарного потока в квадратной трубе
Задача (Куколевский И.И.) 7.45. Определить расход жидкости, пропускаемый ограничителем расхода, который рассмотрен в задаче 7.44, если динамическая вязкость жидкости 0,04 П и ее плотность р = 890 кг/м3. Воспользоваться формулой для потери напора на трение при турбулентном режиме где D - гидравлический диаметр сечения, v - средняя скорость потока. Принимая винтовой канал гидравлически гладким, коэффициент сопротивления трения определять по формуле
Задача (Куколевский И.И.) 7.46. Рабочая жидкость (плотность р = 890 кг/м3) подается в цилиндр гидроусилителя (диаметр поршня D = 80 мм и штока d = 30 мм) через золотниковый распределитель с прямоугольными окнами шириной b = 2 мм и переменной высотой х Давление питания на входе в распределитель поддерживается постоянным: Pц= 20 МПа. Давление слива Рс =0,1. Построить -зависимость скорости равномерного движения поршня 1)„ при полном открытии окон распределителя (х = 2 мм) от нагрузки R на исполнительном штоке. Указать, какова максимальная скорость поршня при R = 0 и при какой максимальной нагрузке будет vn = 0. 2. Построить зависимость скорости поршня от открытия окон золотника .г при постоянной нагрузке К = 70 кН. Какова будет скорость при х= 2 мм? Расход через каждое окно золотника определять по формуле где для входного окна dP=Pn-P2, и выходного окна ΔP = P2-Pc (P1, и P2 - давления в полостях гидроцилиндра). Коэффициент расхода принимать постоянным при: всех открытиях и одинаковым для обоих окон (м = 0,5).
Ответ. 1) vnmax=7 см/с; Rmax =86.3 кН. 2) vn=3 см/с.
Скачать решение задачи 7-46 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.47. Рабочая жидкость подается к гидроусилителю типа сопло-заслонка под постоянным давлением P0 = 10 МПа. Командный элемент гидроусилителя включает постоянный дроссель в виде жиклера диаметром d1 = 3 мм и регулируемый дроссель в виде сопла диаметром d2=2 мм с подвижной заслонкой на выходе. Давление Pk в камере между дросселями передается в рабочую полость исполнительного гидроцилиндра (D = 35 мм), поршень которого оперт на пружину жесткостью с = 200 Н/см и нагружен силой R = 7500 И. При изменении зазора h между соплом и заслонкой изменяется давление Pк, вызывая следящее перемещение поршня. Построить график зависимости между зазором Н и смещением V поршня из крайнего положения, отвечающего h = 0. Определить S при h= 1 мм. Расход через жиклер Построить дополнительно график зависимости μ =f(/h/d2) для коэффициента расхода м сопла-заслонки, определяемого из выражения
Скачать решение задачи 7-47 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.48. На исполнительный цилиндр гидроусилителя (диаметр поршня D1 = 60 мм и штока D2 = 30 мм) действует сила R= 3500 Н. Рабочая жидкость (р = 850 кг/м3) подается в нижнюю полость цилиндра насосом Н под давлением Pн = 5 МПа (поддерживается постоянным с помощью переливного клапана ПК). Командный однокромочный золотник (диаметр плунжера (d2=10 мм) управляет перемещениями штока цилиндра путем изменения открытия цилиндрического окна, через которое жидкость поступает из верхней полости цилиндра на слив. В поршне цилиндра имеется дросселирующее отверстие (d1 = 4 мм), благодаря которому можно при определенных открытиях золотника реверсировать движение поршня. Построить график зависимости скорости vn, установившегося движения поршня от открытия x золотника. Указать, при каком открытии золотника х поршень останавливается (vn = 0). Каково будет значение vn при закрытом распределителе? Расход через дросселирующее отверстие определять по формуле
Задача (Куколевский И.И.) 7.49. Объемный насос, подача которого Qн = 240 см3/с, питает рабочей жидкостью (р = 870 кг/м3) два параллельных гидроцилиндра одинаковым диаметром D = 50 мм. Для синхронизации работы гидроцилиндров использовал делитель расхода (порционер), в котором две ветви потока проходят через дроссельные шайбы диаметром d1= 2 мм и цилиндрические золотниковые окна высотой а = 2 мм, перекрываемые плавающим поршеньком диаметром d2 = 10 мм. При неодинаковых нагрузках гидроцшшндров поршенек смещается в сторону менее нагруженной ветви, изменяя сопротивления ветвей (за счет неодинаковых открытий золотниковых окон) и поддерживая равенство расходов, поступающих в гидроцилиндры. Определить скорость vn установившегося движения поршней гидроцилиндрои, давление Pи насоса на входе в делитель и смещение X поршенька из крайнего левого положения при нагрузках гидроцилиндров R1 = 20000 Н и R2 = 15000 Н. Коэффициент расхода дроссельных шайб принять 0,6 и Золотниковых окон - 0.5. Потерями напора в трубах, трением и утечками в гидроцилиндрах пренебречь.
Ответ, vn = 6,1 см/с; Pн = 12 МПа; x= 1,9 мм.
Скачать решение задачи 7-49 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 7.50. В делителе расхода по схеме задачи 7.49 нагрузки гидроцилиндров равны R1 = 25000 Н и R2 = 20000 Н. Определить скорость и„ установившегося движения поршней, если известно, что давление на входе в делитель Pн = 20 МПа, а плотность жидкости р = 850 кг/м3. Каким будет при этом смещение X плавающего поршенька в делителе?
Ответ, vn= 12,5см/c; х= 1,8 мм.
Задача (Куколевский И.И.) 7.51. В двухсошювом гидроусилителе заслонка перемещена в сторону одного из сопл на величину h от среднего положения h0, чем вызван перепад давления dP на торцах распределительного золотника и, как следствие этого, его перемещение x от нейтрального положения. Считая, что силы давления на торцах золотника уравновешиваются только пружинами, определить x, если давление питания гидроусилителя P1 =6 МПа и перемещение заслонки h = 0,5*h0. Жесткость каждой из пружин золотника с =130 Н/мм, его диаметр D = 10 мм. Расход через сопло определять по формуле
Задача (Куколевский И.И.) 7.52. Для понижения давления на некотором участке гидросистемы применяют редукционный клапан, в котором требуемая разница давлений создается за счет потерь напора в клапанной щели. В показанной на рисунке конструкции задано давление на входе P1 = 20 МПа и давление на выходе 5 МПа. Пренебрегая трением, определить диаметр клапана d1 и его подъем у, если диаметр дифференциального поршня d2 = 15 мм и расход жидкости через клапан Q = 6,3 л/с. Жесткость пружины с = 20,2 Н/мм и ее натяг при у =0 L0=5 мм. Коэффициент расхода клапана 0,6. Плотность жидкости р = 900 кг/м3.
Указание. Силу давления на клапан определять по формуле
Задача (Куколевский И.И.) 7.53. Для понижения давления на некотором участке гидросистемы применен редукционный клапан, схема которого показана на рисунке.
Пренебрегая трением и считая, что сила давления на клапан определяется выражением Р = P1*π*d2/4, определить редуцированное давление P2, которое будет иметь место при расходе через клапан Q= 0,6 л/с, если давление на входе в клапан P1 = 10 МПа. Вычислить для этого случая подъем у клапана, приняв его коэффициент расхода 0,6. Как изменится расход через клапан и его подъем, если редуцированное давление изменится до P2=7 МПа при том же давлении P1? Жесткость пружины с = 235 H/мм, ее сжатие l = 2 мм. Диаметр клапана а = 10 мм. Плотность жидкости р = 900 кг/м3.
Отает.р2 = 6 МПа; y = 0,4 мм. При P2 = 7 МПа, у = 0,1 мм и Q = 0,27 л/с.
Задача (Куколевский И.И.) 7.54. Для защиты гидросистемы от недопустимого повышения давления применяют предохранительный клапан. Открытие клапана и перепуск жидкости в линию слива происходит в тот момент, когда сила давления жидкости на клапан становится равной силе натяжения пружины, прижимающей клапан к седлу, Особенность показанной на рисунке конструкции состоит в том, что при открытом клапане поток жидкости в нем проходит последовательно через два сопротивления - клапанную щель (d0, y) и дроссельные отверстия (d1), благодаря чему в промежуточной между этими сопротивлениями камере создастся некоторое избыточное давление P1, которое дает дополнительное усилие сжатия клапанной пружины. Определить внешний диаметр клапана D, если требуется, чтобы при расходе через клапан Q = 2 л/с давление р в подводящем патрубке перед клапаном было равно давлению открытия клапана P = P0 = 2,5 МПа. Определить при этом подъем клапана у. Диаметр подвода 15 мм. Коэффициент расхода клапана м0 принять равным коэффициенту расхода дроссельного отверстия μ: μп = μ =0,6. Число отверстий i=4, диаметр каждого d1 = 4,5 мм. Жесткость пружины с = 600 Н/мм. Плотность жидкости р = 900 кг/м3
Ответ. D= 30 мм: y = 1.0 м.
